DE3904881C2 - Lamellenbremse für einen Motor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenbremse für einen Motor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US 3,680,666 sowie der US 4,483,422 ist jeweils eine Lamellenbremse bekannt, bei der die Lamellen durch eine hydraulische Ein­ richtung ausgerückt werden. Aus der US 2,262,352, von der im Oberbegriff des An­ spruchs 1 ausgegangen wird, ist eine Lamellenbremse bekannt, bei der die Lamellen durch eine elektromagnetische Einrichtung ausgerückt werden. Hierbei ist zwischen dem Polstück der magnetischen Einrichtung und den Lamellen eine hydraulische Kraftverstärkungseinrichtung in Form eines Doppelbalgen angeordnet, dessen Inne­ res zusammen mit dem die Lamellen enthaltenden Raum die Strömungsmittelkam­ mer bildet, welche mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel gefüllt ist. Diese Lamellenbremse ist wegen der hydraulischen Kraftverstärkungseinrichtung ver­ gleichsweise aufwendig und platzraubend. Auch kann es - insbesondere bei häufiger Betätigung der Bremse - zu einer starken Erwärmung der elektromagnetischen Ein­ richtung kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lamellenbremse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß sich ein kompakter, konstruktiv einfacher Aufbau bei guter Kühlung sämtlicher Einzelteile ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung ge­ löst.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Zuordnung von Polstück, Lamellen und Vorspannmitteln ergibt sich ein kompakter und einfacher Aufbau der Lamel­ lenbremse. Da das Polstück mit seiner Anschlagfläche unmittelbar an den Lamellen angreift, bildet das Polstück gewissermaßen die an den Lamellen angreifende Druckplatte. Ferner sind bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Lamellenbremse nicht nur die Lamellen, sondern auch die wesentlichen Elemente zum Ein- und Aus­ rücken der Lamellen in der Strömungsmittelkammer untergebracht, so daß sie in vorteilhafter Weise einer entsprechenden Kühlung (und Schmierung) unterliegen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Lamellenbremse bleibt im Betrieb kühl und ruhig, so daß sie für alle Anwendungsgebiete geeignet ist, bei denen Ansprüche an den Lärmpegel gestellt werden unter Einschluß des Gebietes der Fertigung, der Medizin, des Forstwesens und anderer Umgebungen. Die Lamellenbremse ist au­ ßerdem gut geeignet für den Bergbau, die Anwendung in Chemie und Landwirt­ schaft und in der Gasindustrie. Da sie wasserundurchlässig ist, ist sie auch für die Verarbeitung von Lebensmitteln und für den Gebrauch auf dem Gebiet der Schiff­ fahrt geeignet.

Die vorliegende Erfindung senkt die erforderliche Wartung auf ein Minimum und reduziert Ausfallzeiten und Produktionsverluste aufgrund von Fehlern an der Lamellenbremse. Die erfindungsgemäß ausgebildete Lamellenbremse erfordert keine Zeitverzögerungsrelais- oder Netzteile; sie spricht nahezu sofort an.

Die vorliegende Erfindung minimiert übermäßige Produktionsverluste wäh­ rend der Montage und des Ausbaus. Die Lamellenbremse kann als vollständig ge­ kapselte, in sich abgeschlossene Einheit ausgebildet werden, so daß das Eindringen von Verschmutzungen, Staub oder andere Körpern in die Bremse verhindert wird. Die Einheit paßt an standardisierte Motoranschlüsse mit Montageadaptern. Für nicht standardisierte Motoranschlüsse können spezielle Adapter benutzt werden. Schließ­ lich ist die Installation der Lamellenbremse einfach.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen teilweise abgebrochenen Axialschnitt durch eine Lamel­ lenbremse,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Lamellenbremse nach der Linie 2-2,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine der in Fig. 2 gezeigten Spulenan­ ordnungen längs der Linie 3-3 und

Fig. 4 einen Detailschnitt durch eine der in Fig. 1 gezeigten Lamellen nach der Linie 4-4.

In der Zeichnung, auf deren Einzelheiten Bezug genommen wird, bezeichnet 10 eine Lamellenbremse, die ein ringförmiges Gehäuse 14 und einen Deckel 16 um­ faßt. Das Gehäuse 14 ist axial oder in Längsrichtung gegenüber einer drehbaren Motorwelle 18 ausgerichtet, die in einem herkömmlichen Motor 20 sitzt und durch eine Lageranordnung gelagert wird, mit der die Lamellenbremse 10 wirkungsmäßig verbunden ist. Die Motorwelle 18 wird von einer konzentrisch angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Hülse 22 umgeben, die mittels einer geeigneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Keilverbindung 24 an einer Drehbewegung relativ zur Motorwelle 18 gehindert ist. Die Hülse 22 bildet zusammen mit dem Gehäuse 14 und dem Deckel 16 eine ringförmige Strömungsmittelkammer 26, in der zu ihrer Betätigung die Bremselemente angeordnet sind, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.

Das Gehäuse 14 umfaßt einen Anschlagabschnitt 28, der eine sich in radialer Richtung erstreckende Stirnfläche 29 aufweist und radial außerhalb von der Hülse 22 angeordnet und am Teil 14 durch eine integrierte, sich in Längsrichtung und ra­ dial auswärts erstreckende Endwandung 30 befestigt ist. Das Gehäuse 14 umfaßt außerdem ein Paar sich radial nach außen erstreckender, in Längsrichtung einen Abstand voneinander aufweisende Schultern 32 und 34, deren erstere dazu dient, das Gehäuse 14 wirkungsmäßig mittels einer Anzahl von in Umfangsrichtung Ab­ stände voneinander aufweisender Schrauben, Bolzen 38 oder dergleichen an einem ringförmigen Adapter 39 zu befestigen, der seinerseits an einem axial oder längs auswärts vorspringenden, am Ende des Gehäuses des Motors 20 ausgebildeten An­ satz 40 mittels einer Anzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand verteilten Schrauben 41, Bolzen oder dergleichen befestigt ist. Die Schulter 34 des Gehäuses 14 ist dazu geeignet, fest mit einem sich radial auswärts erstreckenden ringförmigen Flansch 44 des Deckels 16 mittels einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung mit Ab­ stand voneinander angeordneten, sich in axialer Richtung erstreckenden Schrauben 46, Bolzen oder dergleichen, verbunden zu werden, wodurch der Deckel 16, wie auch das Gehäuse 14, festgelegt und dadurch an einer Relativdrehung gegenüber dem Gehäuse des Motors 20 gehindert sind.

Während ein axiales Ende der Kammer 26 durch die Endwandung 30 des Gehäuses 14 geschlossen ist, wird das andere Ende der Kammer 26 durch die End­ wandung 48 des Deckels 16 geschlossen. Die Endwandung 48 ist mit einer zentra­ len, kreisförmigen Öffnung 56 versehen, die eine ringförmige Schulter 60 bildet und von einem Deckel 52 verschlossen und durch eine geeignete Dichtung 53 abgedich­ tet wird, die an der Endwandung 48 durch Schrauben 64 befestigt ist. Wahlweise vorhandene zusätzliche Bauelemente, wie beispielsweise eine nicht gezeigte Rie­ menscheibenanordnung, können den Deckel 52 ersetzen, wobei ihnen die Schulter 60 als Sitz zugeordnet ist, und sie können durch eine Manschette mit einer einen Innenkonus aufweisenden Hülle in drehendem Eingriff auf der Welle 18 gehalten werden und durch einen Wellendeckel festgehalten werden.

Innerhalb des Gehäuses 14 ist ein allgemein mit 74 bezeichnetes, ringförmi­ ges Polstück angeordnet, das einen Grundkörper 76 umfaßt, der koaxial zur Hülse 22 angeordnet ist und von dieser und der Motorwelle 18 radial auswärts einen Ab­ stand einhält. Vom Polstück 74 springt radial einwärts ein Anschlagabschnitt 78 vor, der eine sich radial erstreckende Anschlagfläche 80 bildet und eine Mehr­ zahl von in Umfangsrichtung einen Abstand voneinander aufweisenden, sich in axialer Richtung erstreckenden Bohrungen oder Ausnehmungen aufweist, die im allgemeinen mit 84 bezeichnet sind und die geeignet sind, in sich eine Mehrzahl von Schraubenfedern aufzunehmen, von denen eine in Fig. 1 gezeigt und durch das Be­ zugszeichen 88 gekennzeichnet ist. Es ist ersichtlich, daß diese Mehrzahl von Schrauben 88 in der Weise wirkt, daß sie das Polstück 74 federelastisch in Fig. 1 nach links drücken oder vorspannen, wodurch die Stirnfläche 80 des Polstücks 74 in der Weise wirksam wird, daß es in der nachfolgend beschriebenden Weise eine Bremswirkung auf die Motorwelle 18 ausübt. Das in axialer Richtung entgegenge­ setzte, äußere Ende des Polstücks 74 ist mit einer ringförmigen Vertiefung 83 ver­ sehen. Die ringförmige Vertiefung 83 enthält ein chemisch gebundenes, magnetisch anziehendes Laminat. Um einen Strömungsmittelverlust bzw. eine Leckage aus der Kammer 26 zu vermeiden, sind geeignete Dichtungsmittel vorgesehen, um eine hin- und hergehende Längsbewegung des Polstücks 74 und eine Drehung der Welle 18 und der Hülse 22 zu erlauben, während andererseits ein Strömungsmittelaustritt aus der Kammer 26 verhindert wird.

Mittel zur wahlweisen Betätigung oder zur hin- und hergehenden Bewegung des Polstücks 74 werden durch eine Anzahl von elektromagnetischen Spulen 96 gebildet, die durch eine von außen geschaltete, nicht gezeigte Energiequelle akti­ viert werden, die mit den Spulen 96 über einen Schraubstecker 98 verbunden ist, der sich in der Außenwand 94 des Deckels 16 befindet. Die elektromagnetischen Spulen 96 sitzen in einer ringförmigen Ausnehmung 92 des Deckels 16, die durch die Au­ ßenwand 94 und einen inneren, hülsenförmigen Ansatz 95 begrenzt wird. Wenn ein Wechselstrom auf die elektromagnetischen Spulen 96 aufgebracht wird und die Spulen erregt werden, wird das Laminat der Polstücke 74 in Richtung auf die Spu­ len 96 gezogen, wodurch die Vorspannkraft der Schraubenfedern 88 überwunden und das Polstück 74 in axialer Richtung vom Motor weggezogen wird.

Die Anordnung der elektromagnetischen Spulen 96 in der ringförmigen Aus­ nehmung 92 geht am besten aus Fig. 2 hervor. Jede Spule 96 umfaßt ein E-förmiges Element aus Laminat, das aus einer Rückenplatte 66, Endstücken 67 und 68 und einem Mittelstück 69 besteht, wobei ein Draht 65, wie in Fig. 3 gezeigt, auf dieses Element gewickelt ist. Spulen können auch auf einem nicht gezeigten Spulenkörper gewickelt werden, der in der Mitte eine längliche Öffnung aufweist und der über das Mittelstück 69 geschoben wird. Vorzugsweise würde der Spulenkörper einen Ring aufweisen, der die Wicklung in zwei Abschnitte unterteilt. Die Spulenanordnungen können durch eine Schraube 97 an ihrer Stelle gehalten werden oder können in die ringförmige Ausnehmung 94 durch ein nicht leitendes Material, wie z. B. ein Epoxi­ harz, eingegossen werden. Das Epoxiharz wird die ringförmige Ausnehmung 92 vollständig ausfüllen und die elektrische Verbindung zwischen den Spulen abdec­ ken. Die Spulen 96 sind dreiphasige Wechselstromspulen, die keine Gleichrichtung erfordern und deshalb sehr rasch ansprechen und eine schnelle Wirkung aufweisen.

Vorzugsweise werden die Spulen 96 mit einem Wechselstrom von 460 Volt betrie­ ben, so daß die Bremse elektrisch zum Motor parallel geschaltet werden kann.

Die Hülse 22 ist mit einem sich radial auswärts erstreckenden Abschnitt 117 versehen, der mit einem äußeren Keilprofil 118 versehen ist, das geeignet ist, eine Mehrzahl von mit axialem Abstand voneinander angeordneten, sich radial auswärts erstreckenden, allgemein durch das Bezugszeichen 120 gekennzeichnete Lamellen derart zu tragen, daß die Lamellen 120 sich in axialer Richtung frei längs der Hülse 22 bewegen können, jedoch an einer Drehung relativ zur Hülse 22 gehindert sind. Eine zweite Anzahl von Lamellen 122, die in Fig. 4 dargestellt sind, ist so angeord­ net, daß die Lamellen 122 abwechselnd zu den Lamellen 120 angeordnet sind. Die Lamellen 122 sind jeweils mit vier Ausnehmungen 123 versehen, die einen gleiten­ den Eingriff von vier sich in axialer Richtung erstreckenden Haltebolzen 126 er­ möglichen, die mit Preßsitz in Bohrungen 124 in der Endwandung 30 sitzen. Die Haltebolzen 126 sind geeignet, die Anzahl von Lamellen 122 derart abzustützen, daß sie zwar eine Gleitbewegung in Längsrichtung ausführen können, jedoch an einer Drehung relativ zum Gehäuse 14 gehindert sind. Die Lamellen 120 und die Lamellen 122 sind aus einem geeigneten Reibmaterial hergestellt, welches geeignet ist, in der nachfolgend noch beschriebenen Weise eine Bremswirkung auf die Mo­ torwelle 18 und damit auf den zugeordneten Motor 20 auszuüben, wenn wahlweise das Polstück 74 betätigt wird.

Das Innere der Kammer 26 ist mit einem strömungsfähigen Kühlmedium, wie z. B. Öl, gefüllt, das in der Weise wirksam wird, daß ein beachtlich hoher Pro­ zentsatz der aufgrund der Zusammenwirkung zwischen den Lamellen 120 und La­ mellen 122 während einer Bremsung entstehenden Wärme direkt auf das Gehäuse 14 und den Deckel 16 übertragen oder weitergeleitet wird, wodurch diese Wärme aus dem Inneren der Lamellenbremse 10 weggeführt wird. Man wird finden, daß die besondere Ausbildung der Teile 14 und 16 eine ausreichende Bewegung oder Zirku­ lation des Kühlmediums bzw. Öls bewirkt, so daß eine ausreichende Wärmeübertra­ gung erreicht wird, ohne daß irgendwelche weiteren Hilfsmittel zur Zirkulation die­ ses Strömungsmittels, wie z. B. eine Strömungsmittelpumpe oder dergleichen, erfor­ derlich sind.

Betrachtet man nun die Gesamtwirkung der Lamellenbremse 10 und nimmt man dabei als Anfangsbedingungen an, daß das Innere der Kammer 26 gut mit einem Kühlmedium gefüllt ist, so wird die Anzahl der Schraubenfedern 88 normalerweise derart wirksam, daß das Polstück 74 in Fig. 1 nach links vorgespannt wird, wodurch die Anschlagfläche 80 eine nach links gerichtete Kraft gegen die Anzahl der Lamellen 120 und Lamellen 122 ausübt, mit dem Ergebnis, daß die Lamellen 120 und 122 zwischen den Flächen 80 und 29 zusammengepreßt werden, so daß eine Bremsung auf die Motorwelle 18 ausgeübt wird. Sobald es erwünscht ist, den Motor in Betrieb zu setzen, wird der gebremste Zustand dadurch aufgehoben, daß die elektrische Energiequelle mit den Spulen 96 verbunden sind und gleichzeitig der Strom an den Motor angeschlossen wird, um den Motorbetrieb zu starten. Die Spulen 96 werden dann gegen den Widerstand der Anzahl von Schraubenfedern 88 das Polstück 74 in Längsrichtung, in Fig. 1 nach rechts, ziehen. Diese Längsbewegung des Polstücks 74 bewirkt eine Bewegung der Anschlagfläche 80 nach rechts, wodurch sich diese von der äußersten der Lamellen 122 abhebt und dadurch die Welle 18 freigibt, wodurch wiederum der Lauf des Motors 20 ermöglicht wird. Wenn wieder ein Abbremsen des Motors 20 erwünscht ist, wird die Erregung des Elektromagneten beendet, mit dem Ergebnis, daß die Federn 88 das Polstück 74 wieder in Fig. 1 nach links bewegen, wodurch die Anschlagfläche 80 in Anlage mit den Lamellen 122 gelangt und die Lamellen 120 und Lamellen 122 zwischen den Flächen 80 und 29 zusammengedrückt werden. Die wirksame Bremskraft kann ersichtlich zusätzlich dadurch beeinflußt werden, daß man eine oder mehrere der Federn 88 hinzufügt oder entfernt.

Die Lamellenbremse kann von Hand mittels eines mit Gewinde versehenen Schraubenelements oder eines von Hand bedienbaren Auslösehebels 134 zur Überwindung der Vorspannkraft der Schraubenfedern 88 und zur Verschiebung des Polstücks 74 in axialer Richtung, in Fig. 1 nach rechts, außer Eingriff gebracht wer­ den. Der von Hand betätigbare Auslösehebel 134 besitzt einen Nocken 136, der den von Hand bedienbaren Auslöseschieber 138 axial nach außen gegen das Polstück 74 verschieben kann, wenn er betätigt wird.

Claims (4)

1. Lamellenbremse für einen Motor, die an einem Ende des Motors angebracht ist und eine aus einem Motorgehäuse in axialer Richtung vorstehende Motorwelle umgibt, mit
einem Gehäuse, das durch erste Befestigungsmittel an einem Endabschnitt des Motorgehäuses befestigt ist und eine die Motorwelle umgebende abgedichtete, zumindest teilweise mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel gefüllte Strömungsmittelkammer bildet,
einem Gehäusedeckel, der an dem Gehäuse durch zweite Befestigungsmittel befe­ stigt ist und die Strömungsmittelkammer begrenzt,
einer Wellenhülse, die zumindest teilweise in der Strömungsmittelkammer ange­ ordnet und drehfest auf der Welle angeordnet ist,
zwei Gruppen von in der Strömungsmittelkammer angeordneten, axial verschiebba­ ren Lamellen, von denen die eine Gruppe mit der Wellenhülse und die andere Gruppe mit dem Gehäuse drehfest verbunden ist und die miteinander in Reibeingriff gelangen,
Vorspannmitteln zum Vorspannen der Lamellen in den Einrückzustand,
und einer elektromagnetischen Einrichtung mit einem bezüglich der Motorwelle axial verschiebbaren Polstück und mindestens einer elektrischen Spule, die bei Erregung eine magnetische Anziehungskraft entgegen der von den Vorspannmitteln ausgeübten Vorspannkraft auf das Polstück zum Ausrücken der Lamellen ausübt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Polstück (74) einen Anschlagabschnitt (78) mit einer Anschlagfläche (80) aufweist, die unmittelbar an den Lamellen (120, 122) angreift
und daß die Vorspannmittel (88) und das Polstück (74) innerhalb der abgedichteten Strömungsmittelkammer (26) angeordnet sind.

2. Lamellenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ spannmittel Schraubenfedern (88) sind.

3. Lamellenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polstück (74) von Hand in den Ausrückzustand verschiebbar ist.

4. Lamellenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektromagnetische Spule (96) eine Rückenplatte (66), zwei Endstücke (67, 68) und ein Mittelstück (69), die sich von einer Stirnfläche der Rückenplatte (66) aus erstrecken, sowie eine elektrisch leitende Wicklung (65), die um das Mittelstück (69) zwi­ schen den Endstücken (67, 68) gewickelt ist, aufweist.